Advertisement

Folia Microbiologica

, 6:250 | Cite as

The effect of root excretions on Azotobacter

  • V. Vančura
  • J. Macura
  • В. Ванчура
  • У. Мацура
Article

Summary

The effect of barley and wheat root excretions and their fractions on growth and on the fixation of nitrogen by Azotobacter was studied. It was found that barley and wheat root excretions can be utilized by Azotobacter as a source of carbon and energy. The suitability of root excretions for Azotobacter depends on the culture conditions and on the strain of Azotobacter.

When studying the organic acid fraction, the amino acid fraction and the sugar fraction of barley and wheat root excretions, it was found that the organic acid fraction was utilized best. When this fraction was present in the medium the Azotobacter grew immediately, without a lag phase. Of the sugar fraction, galactose and fructose were utilized preferentially by the test strain of Azotobacter; glucose and maltose were also utilized. The amino acid fraction inhibited growth of Azotobacter under stationary conditions. In stirred cultures, Azotobacter grew well in media containing the amino acid fraction, growth being stimulated in the initial phases, by amino acids containing sulphur.

Under stationary culture conditions, Azotobacter did not grow in media containing root excretions as the only source of energy. In media containing glucose, high concentrations of root excretion inhibited the fixation of molecular nitrogen by Azotobacter.

Keywords

Acid Fraction Wheat Root Molecular Nitrogen Tepa Barley Root 
These keywords were added by machine and not by the authors. This process is experimental and the keywords may be updated as the learning algorithm improves.

Влияние корневых выделений на азотобактера

Abstract

Изучалося влияние корневых выделений ячменя и пшеницы, а также их фракций, на рост и фиксацию молекулярного азота азотобактером. Было установлено, что корневые выделения ячменя и пшеницы могут—в зависимости от условий культивирования— служить для азотобактера источником углерода. При условии аэрации или перемешивании культивационной среды азотобактер способен очень хорошо использовать корневыея выделени ячменя и пшеницы в качестве единственного источника углерода, но в стационарных условиях культивирования в присутствии этих выделений азотобактер— в зависимости от штамма—растет очень слабо или вовсе не растет.

И в присутствии глюкозы в перемешиваемой культуре даже 1,5% концентрация корневых выделенийстимулирует рост азотобактера, тогда как в стационарной культуре его рост резко подавляется даже в 10 раз более низкими концентрациями. В стационарной среде с глюкозой корневые выделения стимулируют фиксацию молекулярного азота азотобактером вплоть до концентрации 0,05% этих выделений, тогда как при более высоких концентрациях наблюдается угнетение фиксации азота.

Изучение фракции органических кислот, аминокислот и сахаров из корневых выделений ячменя и пшеницы показало, что лучше всего используется фракция органических кислот. В их присутствии в среде азотобактер растет без „лаг”-фазы. Из фракции сахаров в выделениях корней исследуемый штамм азотобактера лучше всего использовал галактозу и фруктозу. Он хорошо рос также в присутствии глюкозы и мальтозы, тогда как в присутствии пентоз и метилированных сахаров он рос слабо.

Если в культивационной среде имелись фракции аминокислот из выделений корней ячменя и пшеницы, азотобактер в перемешиваемой культуре рос хорошо, но в стационарной культуре почти не рос. В присутствии глюкозы и фракции аминокислот в перемешиваемой культуре наблюдается стимулирование роста, в особенности в начальных его фазах, в стационарных же условиях культивирования фракция аминокислот угнетает и рост, и фиксацию молекулярного азота.

Стимулирующее действие аминокислотной фракции на рост азотобактера в начальных стадиях культивировании при перемешивании можно обьяснить влиянием аминокислот, содержащих серу и находящихся в выделениях корней ячменя и пшеницы.

Сравнение влияния на рост фракции аминокислот в различных условиях культивирования с влиянием корневых выделений и фракции сахаров и органических кислот показывает, что в выделениях корней ячменя и пшеницы имеются также угнетающие вещества, присутствующие в фракции амниокислот, термолабильные и полностью проявляющиеся только в статических условиях культивирования. В условиях аэрации или перемешивания культуры азотобактер в их присутствии может хорошо произрастать.

References

  1. Blinkov, G. N.:Interrelationships between higher plants and Azotobacter, Trudy. Pedagog. in-ta, Tomsk 1: 19, 1939 (Блинков, Г. Н.: Труды Педагог. ин-та, Томск 1: 19, 1939).Google Scholar
  2. Blinkov, G. N.:Secretion of ammonia by Azotobacter. Microbiologiya (USSR) 16: 113, 1947. (Блинков, Г. Н.: Микробиология 16: 113, 1947).Google Scholar
  3. Blinkov, G. N.:Azotobacter and their significance for higher plants. Izd. Tomskogo universiteta, Tomsk 1959 (Блинков, Г. Н.: Изд. Томского университета, Томск 1959).Google Scholar
  4. Bukatsch, F., Heitzer, J.:Beiträge zur Kenntnis der Physiologie von Azotobacter. Arch. Mikrobiol. 17: 79, 1952.CrossRefGoogle Scholar
  5. Clark, F. E.:Soil microorganisms and plant roots. Adv. Agron. 1: 241, 1949.Google Scholar
  6. Daste, P.:L'action sur les Azotobacter des racines de Triticum sphaerococcum. C. R. Soc. Biol. 145: 326, 1951.Google Scholar
  7. Den Dooren de Jong, L. E.:Das Verhalten von Azotobacter chroococcum unter abnormen Lebensbedingungen. Arch. Mikrobiol. 2: 223, 1938CrossRefGoogle Scholar
  8. Fedorov, M. V.:Biological fixation of atmospheric nitrogen. Publ. House Acad. Sci. USSR, Moscow 1952 (Федоров, М. В.: Биологическая фиксация азота атмосферы. Изд. акад. наук, Москва 1952).Google Scholar
  9. Fomin, M. V.:Factors in the vital processes of Azotobacter and the effectivenness of the biopreparation Azotobacterin. Microbiologiya (USSR) 18: 282, 1949. (Фомин, М. В.: Микробиология, 18: 282, 1949).Google Scholar
  10. Katznelson, H., Lochhead, A. G., Timonin, M. L.:Soil microorganisms and the rhizosphere. Bot. Rev. 14: 543, 1948.Google Scholar
  11. Katznelson, H., Rouatt, J. W., Payne, T. M.:Liberation of amino acids by plant roots in relation to desiccation. Nature 174: 1110, 1954.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  12. Krasilnikov, N. A.:The effect of root excretions on development of Azotobacter and other soil microorganisms. Microbiologiya (USSR) 3: 343, 1934). (Красильников, Н. А: Микробиология 3: 343, 1934).Google Scholar
  13. Krasilnikov, N. A., Garina, N. B.:The influence of soil bacteria on the growth of wheat. Microbiologiya (USSR) 8: 523, 1939. (Красильников, Н. А. и Гарина, Н. Б.: Микробиология 8: 523, 1939).Google Scholar
  14. Krongaus, E. A.:Distribution and survival of Azotobacter in degrad tchernosems in the Shatilov State Selection Station. Microbiologiya 25: 437 1956. (Кронгаус, Э. А.: Микробиолоия 25: 437, 1956).Google Scholar
  15. Kurdina, R. M.:Azotobacter in the root system of agricultural plants. Izv. AN Kazakhstan SSR, ser. biol. 12: 40, 1957. (Курдина, Р. М.: Изв-АН Казахстан ССР. сер. биол. 12: 40, 1957).Google Scholar
  16. Ma, T.S., Zuazaga, G.:Micro-Kjeldahl determination of nitrogen. Ind. Eng. Chem. 14: 280, 1942.CrossRefGoogle Scholar
  17. Macura, J.:Dosavadní zkušenosti s bakterisací semen cukrovky azotobakterem. Sborník ČSAZV—Rostlinná výroba 3: 1223, 1957.Google Scholar
  18. Macura, J.:Seed and soil bacteria in relation to the rhizosphere effect. Fol. biol. (Praha) 4: 274, 1958.Google Scholar
  19. Meshkov, N. V.:The influence of pea and maize root excretions on the development of Azotobacter and some other species of soil microorganisms. Microbiologiya (USSR) 19: 109, 1950. (Мешков, Н. В.: Микробиология 19: 109, 1950).Google Scholar
  20. Meshkov, N. V.: Khodakova, R. N.:The influence of pea and maize root excretions on the development of some soil microorganisms cultured under rhizosphere conditions solution. Microbiologiya (USSR) 23: 544, 1954. (Мешков, Н. В. и Ходакова, Р. Н.: Микробиология 23: 544, 1954).Google Scholar
  21. Metz, H.:Untersuchungen über die Rhizosphäre. Arch. Mikrobiol. 23: 297, 1955.PubMedCrossRefGoogle Scholar
  22. Mishustin, E. N., Naumova, A. N.:Excretion of toxic substances by alfalfa and their effect on cotton plants and the soil microflora. Izv. AN USSR, ser. biol. (6): 3, 1955. (Мишустин, Э. Н. и Наумова, А. Н.: Изв. АН СССР, сер. биол. (6): 3, 1955).Google Scholar
  23. Nordmann, R., Gauchery, O., Du Ruisseau, J. D., Thomas, J., Nordmann, J.:Chromatographie sur papier des acides organiques non volatils des liquides biologiques. I. L'urine. Technique chromatographique. Bull. Soc. Chim. biol. 36: 1461, 1954.PubMedGoogle Scholar
  24. Pochon, J., de Barjac, H.:Interactions entre la croissance des Azotobacter et celle du maïs. Ann. Inst. Pasteur 94: 419, 1958.Google Scholar
  25. Sadovskaya, R. O.:The influence of the root system of the vine on the growth of Azotobacter. Microbiologiya (USSR) 28: 534, 1959. (Садовская, Р. О.: Микробиология 28: 534, 1959).Google Scholar
  26. Sidorenko, A. I.:Growth of Azotobacter in the rhizosphere of agricultural plants. Microbiologiya (USSR) 9: 153, 1940. (Сидоренко, А. И.: Микробиология 9: 153, 1940).Google Scholar
  27. Spicher, G.:Untersuchungen über die Wechselwirkungen zwischen Azotobacter chroococcum und höheren Pflanzen. Zbl. Bakt. II. Abt. 107: 353, 1954.Google Scholar
  28. Somogyi, M.:Notes on sugar determination. J. biol. Chem. 195: 19, 1952.Google Scholar
  29. Starc, A.:Zur Frage der Rhizosphäre und Bodenimpfung mit Azotobacter. Arch. Mikrobiol. 13: 164, 1942.Google Scholar
  30. Tesař, S., Kutáček, M.:Kořenové exkrety vyšších rostlin. I. Exkrece aminokyselin kořeny pšenice ve vodní kultuře. Sborník ČSAZV—Rostilnná výroba 28: 927, 1955.Google Scholar
  31. Timonin, I. M.:Azotobacter preparation (Azotogen) as a fertilizer for cultivated plants. Soil Sci. Soc. Am. Proc. 13: 246, 1948.Google Scholar
  32. Vágnerová, K., Macura, J.: Čatská, V.:Rhizosphere microflora of wheat. I. Composition and properties of bacterial flora during the first stages of wheat growth. Fol. microbiol. 5: 298, 1960.Google Scholar
  33. Vančura, V.:Dynamika a proměnlivost azotobaktera pod některými zemědělskými rostlinami. Sborník ČSAZV-Rostl. výroba 29: 976, 1956.Google Scholar
  34. Vančura, V.:Composition of capsular polysaccharides of smooth and rough types of colonies of Azotobacter chroococcum. Fol. microbiol. 5: 100, 1960.CrossRefGoogle Scholar
  35. Vančura, V., Macura, J.:The development of Azotobacter in the oat rhizosphere and its effect on the yield. Fol. microbiol. 4: 200, 1959.Google Scholar
  36. Vančura, V., Macura, J., Fischer, O., Vondráček, J.:The relation of Azotobacter to the root system of barley. Fol. microbiol. 4: 119, 1959.Google Scholar
  37. Vinogradsky, S. N.:Soil microbiology. Publ. House Acad. Sci. USSR, Moscow 1952. (Виноградский, С. Н.: Микробиология почвы. Изд. акад. наук Москва 1952).Google Scholar
  38. Wilson, P. W., Burris, R. H.:The mechanism of biological nitrogen fixation. Bact. Rev. 11: 41, 1947.PubMedGoogle Scholar
  39. Zinovieva, Kh. G.:The effect of root excretions and root extracts of some agricultural plants on Azotobacter. Microbiologiya (USSR) 27: 75, 1958. (Зиновьева, Х. Г.: 27: 75, 1958).Google Scholar

Copyright information

© Nakladatelství Československé akademie věd 1961

Authors and Affiliations

  • V. Vančura
    • 1
  • J. Macura
    • 1
  • В. Ванчура
    • 1
  • У. Мацура
    • 1
  1. 1.Department of Microbiology, Institute of BiologyCzechoslovak Academy of SciencesPrague 6

Personalised recommendations